傳統(tǒng)電路的工作電壓通常都是很高的，這從CPU的工作電壓的發(fā)展也能看出來。

我剛參加工作的時候，所有接觸到的CPU的工作電壓都是5V的，常用的TTL電路的工作電壓也是5V，比較新的CMOS集成電路的工作電壓可以低到3V，但大多還是用在5V的環(huán)境下。但在后來就慢慢出現(xiàn)3.3V工作的器件了，再后來又有2.5V的，1.8V的，1.5V的，1.2V的。實際上，今天的CPU或MCU的核心工作電壓甚至可以低于1伏。電壓的降低使得器件的運行速度得到極大的提高，CPU的集成度也不知道提高了多少倍，整體性能越來越強，很簡單的一顆MCU就可以比過去的大型計算機還要強，完全是一幅全新的圖景。

當核心電路的工作電壓降低了的時候，完成電源供應(yīng)的芯片也會發(fā)生相應(yīng)的變化，低輸入、低輸出的器件會成為常見之物。以鋰離子電池為電源供應(yīng)的場合，很多電源器件的最低工作電壓都是2.xV，這樣的最低工作電壓可以滿足鋰離子電池的電能即將被耗盡時的需求，使得系統(tǒng)總是能夠在電池還有電時得到穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

現(xiàn)在假設(shè)一個系統(tǒng)以12V電源為輸入，系統(tǒng)需要1.5V和1V的兩組電壓，而且1V的電流消耗不是太大，這時候可能最好的做法之一就是使用一個Buck轉(zhuǎn)換器從12V經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到1.5V電壓，再經(jīng)一個低壓差的線性穩(wěn)壓器從1.5V轉(zhuǎn)換得到1V的輸出。這樣做的最大好處是避免了采用Buck轉(zhuǎn)換器得到1V的復雜性，成本也相應(yīng)得到降低，效率表現(xiàn)也還不錯，因為用線性穩(wěn)壓器從1.5V轉(zhuǎn)到1V的效率是比較高的。

當我們要實現(xiàn)上述構(gòu)想的時候卻會遇到一點問題，1.5V的電壓太低了，以這樣的輸入來工作的線性穩(wěn)壓器可能不能正常工作，即使能工作，其性能也不會太好。之所以如此，是因為構(gòu)成線性穩(wěn)壓器電路的晶體管是需要有足夠的驅(qū)動電壓變化空間的，其內(nèi)部的各種電路也需要有足夠的電壓才能表現(xiàn)出足夠好的性能。

解決這種問題的一種方法是從外部引入比較高的驅(qū)動電壓，如下圖所示的樣子：

這個電路在應(yīng)用中看起來會稍顯復雜，因為要引入外部高電壓就自然需要相應(yīng)的接口和一些輔助措施，還需要系統(tǒng)中一定要有相應(yīng)的高電壓存在，而這不是總是有保障的。

對于使用者來說，最簡單的電路還是像下圖所示的樣子：

從這個圖中你是看不出來什么特別之處的，但滿足低輸入電壓工作的能力已在器件自身內(nèi)部具備了，因為它引入了電荷泵，自動在內(nèi)部將輸入電壓升高成為一個高電壓，使得內(nèi)部電路可以在低輸入電壓下也能工作得很好，下圖所示的內(nèi)部框圖中的VPUMP指示出了這個內(nèi)部電路的存在。

由于內(nèi)部Charge Pump的存在，RT9048的正常工作電壓可以低達1.4V，非常適合低輸入電壓場合的應(yīng)用。

在以計算機為核心的個人應(yīng)用中，最成功的接口應(yīng)該是USB。傳統(tǒng)的USB接口都以5V作為供電的標準電壓，但今天這個標準已經(jīng)升級了，5V這個標準已經(jīng)改變了，它變成了3.xV~20V可調(diào)的了，最大的工作電流可以達到5A，可以傳輸100W的電能，而且傳輸?shù)姆较蛞彩强梢愿淖兊?，這就是USB電源供應(yīng)（USB PD）協(xié)議給我們帶來的變化。

USB PD已經(jīng)有多個版本。它的第一個版本是通過傳統(tǒng)的USB總線的VBUS來進行協(xié)議傳輸?shù)?，協(xié)議的傳輸過程通過高頻調(diào)制信號實現(xiàn)。這個協(xié)議的實現(xiàn)基于傳統(tǒng)的總線接口，可惜完全沒有考慮到信號完整性的問題，幾乎成了一個廢物。

USB PD的第二個版本隨著USB Type-C接口的面世而出現(xiàn)，這讓它變得真正地實用化。C型接口具有專用的CC通道，它可以對USB接口中的各方特性進行標識，使得不同的設(shè)備、電纜可以順利實現(xiàn)互聯(lián)互通，卻又不會超出各自的能力范圍，成為一個和諧的整體。USB PD借助C型接口的CC通道進行信息傳遞，可讓USB連接中的各方能夠隨時進行信息交流，根據(jù)實際的需要完成供需關(guān)系的調(diào)整，自動實現(xiàn)角色互換、電壓變換和電流限制的設(shè)定。

由于USB Type-C型接口以及在此基礎(chǔ)上的USB PD協(xié)議的諸多好處，一場新的變革正在全球發(fā)生，C型接口已經(jīng)成為眾多廠商的全新選擇，標榜自己已經(jīng)采用了這一接口成為全新的廣告語，由此可見業(yè)內(nèi)人士對它是多么的看重。

去年（2015年）下半年，USB IF在美國組織了一次專門針對USB Type-C和PD相關(guān)產(chǎn)品的插拔大會，會議將各個廠商帶到現(xiàn)場的自有相關(guān)產(chǎn)品進行互連測試，以此驗證各家產(chǎn)品的兼容性、安全性等各個方面，既為各大廠商提供驗證的機會，也將各大廠商的能力進行了充分的檢驗。立锜作為參與者之一，有幸成為在最后離開時還能帶走完好試驗品的幾個廠商之一。之所以還有很多廠商不能帶走完好的試驗品，是因為很多試驗品都在插拔試驗中陣亡了。

立锜帶去參加插拔大會的產(chǎn)品是采用USB PD協(xié)議的AC/DC適配器，它的電路圖大概是這樣的：

你從圖中可以看出來它是由RT7786和RT7207構(gòu)成的AC/DC電源轉(zhuǎn)換器，但這與傳統(tǒng)的AC/DC電源適配器可是有很大的差別，因為它是按照USB PD的標準來實現(xiàn)的。用今天的標準符合狀況來看，它還支持USB PD 2.0/3.0/SCP/QC2.0/QC3.0，對于了解手機行業(yè)快充技術(shù)發(fā)展的人來說，這些標準我不用說你也是知道它們意味著什么的，只是我還沒有提到任何關(guān)于MTK（聯(lián)發(fā)科）的快充標準，它與前述的幾個標準是有差異的，而立锜作為聯(lián)發(fā)科旗下的電源產(chǎn)品供應(yīng)商，支持它的充電標準正是責無旁貸的。所以在實際上，這個方案也是滿足聯(lián)發(fā)科的快充要求的。

之所以RT7207能滿足那么多的標準，這是由它的應(yīng)用的靈活性決定的。實際上，它是一顆內(nèi)含32位MCU ARM Cortex-M0的器件，很多端口的用途都是可以根據(jù)需要改變的，只要它的內(nèi)部軟件根據(jù)需要稍作調(diào)整，全新的功能即可實現(xiàn)。所以，當我看到媒體上說某某公司首先宣布自己支持什么協(xié)議的時候，我只能是偷偷的樂一樂。我們什么都不宣布，我們悄悄地做就是了，了解立锜的人自然知道我們在做什么，而他們正是立锜的真正用戶。

為了滿足USB PD協(xié)議的需要和直接對電池充電的需要，上述AC/DC轉(zhuǎn)換器的最低輸出電壓可以低到3V。3V的電壓對于某些應(yīng)用電路來說不是問題，但要驅(qū)動外部的N-MOSFET就會有不足，RT7207內(nèi)部的線性電路工作起來也會有障礙。對于這樣的問題，它怎么辦呢？它也使用了電荷泵電路。下圖就是它納入電荷泵電路時的原理圖：

V5是RT7207的5V電源端子，它的供電來自芯片的電源供應(yīng)端VDD。當VDD電壓太低時，圖中的驅(qū)動器得到一個時鐘方波信號，其輸出端就會出現(xiàn)高低不同的脈動信號，泵電容CCP在此脈動信號的反復作用下充電、放電，V9端就得到足夠高的電壓了，最后在VG端就能輸出足夠高的驅(qū)動電壓以驅(qū)動外部同步整流MOSFET開關(guān)。納入了電荷泵電路的AC/DC適配器電路就如下圖所示的樣子：

關(guān)心USB PD應(yīng)用和USB Type-C應(yīng)用的讀者現(xiàn)今能在立锜的官方網(wǎng)站上看到的相關(guān)信息是極少的，這是因為此類應(yīng)用涉及到的規(guī)格、需求都有太多的變數(shù)，而立锜能夠提供的產(chǎn)品又有很多，分別涉及供電端、用電端、電纜，實際的應(yīng)用過程需要很多的交流才能確定最后的方案。所以，當你有特定的需求又不能得到滿足時，請及時與立锜的各業(yè)務(wù)機構(gòu)聯(lián)系，以便獲得專業(yè)的支持。